广州市洲头咀隧道工程围堰施工实例分析

1 工程概况

广州市洲头咀隧道工程位于海珠端临时围堰工程起止点里程A K 1+7 4 0.9 5 7～AK1+788.400之间, 长度47.443m, 围堰基坑宽度为3 8.0～4 3.5 m, 本工程一是为隧道水中接头提供干施工条件;二为完成隧道水中与陆地连接上坡段 (暗埋段) 提供施工环境。1.1临时围堰施工方法

1.1.1临时围堰施工流程

本工程临时围堰施工流程见图1。

1.1.2清基工程施工方法

在临时围堰正式施工前, 需要将在围堰基底范围内的淤泥、块石等影响围堰施工或干扰工程后期进行地基处理施工的一切杂物清除。这样确保围堰砂袋充分布置在较好土质基础之上。

开工前进行原始地面测量, 并通过软件计算, 清基工程量为13062.6m3, 围堰基底挖泥走向由南往北挖进, 再由内往外分条横挖, 分条宽度由抓斗工作半径决定, 一个条带完成后绞主锚移至下一条带, 条带间留有一定搭接, 以保证挖槽质量。挖泥船采用8 m 3抓斗挖泥, 由于靠近河堤一侧的挖泥受护岸影响, 不宜采8m3抓斗, 改用4m3小抓斗进行挖泥。根据海珠护岸补探报告, 护岸沉箱码头结构回填碎石层为+0.7～-1.0 m, 填石下面为粉土, 因此只要把回填碎石上面的淤泥层清干净即可, 不再挖至标高-2.0 m;因为无法准确确定碎石的抛填范围, 靠岸侧的挖泥标高现场取样确定。

根据河床泥面线由东往西逐渐变深, 岸侧开挖层厚约3～4 m, 外侧部分泥面标高已达到-2.0 m, 不再需要开挖。开挖层厚超过2m的采用8m3抓斗开挖, 2m以内的采用4 m 3小抓斗。接近设计标高时加强测深及平整度控制, 防止超深, 每层挖泥完成后均要利用测深水砣进行基底水深测量。根据地质情况及抓斗多次挖进判断出每次抓斗的大概挖深, 在开挖接近设计标高时, 在抓斗的钢丝绳上做个标记, 和船上某一参照物做对比, 可有效控制开挖标高;挖至标高后, 再用测深水砣人工验收标高, 验收合格后再移船到下一位置进行开挖。

抓斗船施工时采用分条、分段、分层施工, 施工时布八字锚, 通过调整锚链来移动船体, 自航泥驳泊靠于抓斗船旁, 挖出的泥土卸放靠在一旁的泥驳舱内, 泥驳装满后启航开往东莞麻涌抛卸。

(1) 挖泥操作。

抓斗挖泥船的挖泥为非连续性挖泥, 其操作过程:张开空泥斗抛入开挖点闭斗切入提升重斗转动斗臂将重斗移到泥驳上方开斗卸泥反向转动斗臂再将空斗抛入开挖点。

(2) 排斗。

抓斗挖泥船排斗的顺序和间距要根据土质情况和泥层厚度而定。总的原则是若土质稀软、泥层又薄, 排斗间距大些;土质较硬, 泥层厚度又厚, 排斗间距小些。通常排斗顺序是从离泥驳远的一边向靠泥驳一边, 逐渐挖至已挖部分堑口为止。

(3) 硬质土开挖操作。

挖硬粘土或密实沙质土时, 由于土质较硬, 往往令抓斗冲泥量不足, 这时应使抓斗重叠尽量减少, 若重叠部分过大, 易发生泥斗倾倒。

(4) 疏浚土抛卸。

本工程疏浚土由泥驳运至指定的抛泥区卸泥。

1.1.3测量控制

(1) 平面及高程控制。

根据提供的控制点的坐标及高程, 采用全站仪和水准仪进行控制网加密, 加密点应布置在施工区域附近稳固的位置。

(2) 测量放标。

根据设计图纸位置 (见模袋施工平面布置图) , 在每层砂袋沿围堰内侧每1 0米左右布置测量标杆 (外侧随着砂袋施工层次变化而移动) , 并在施工区域内布设水尺进行高程控制。

(3) 砂袋层高控制。

根据测量位置所放的标杆, 沉放砂袋, 潜水员在水下调整砂袋在水下的正确位置并监控其高度;砂袋每层摆放时, 接口位置错位不小于1 0米;下一层砂袋铺放时, 必须在其围堰内回填至相同标高。

1.1.4充填砂袋施工方法

(1) 施工工艺流程。

根据设备以及施工现场附近的资源, 选择泵船结合5 5 k W泥浆泵组吸砂、充填模袋棱体的施工工艺流程见下图2:

(2) 施工方法。

1) 土工布袋缝制。

按设计、规范等要求用工业缝纫机在施工现场临建区缝制加工无纺土工布袋体, 缝制尼龙线采用3 5支三股锦纶线, 采用包缝, 缝制后强度不低于原织物的9 0%;

充砂袋缝制完成后由施工临建旁的临时码头装船, 由水上运输至施工现场进行灌袋施工;袋体在运输过程中采用外包土工布保护, 防止出现破损或老化现象, 如出现破损情况, 及时采取补袋措施。

2) 土工布袋的铺设定位。

由于本工程围堰施工区较深, 因此分为水下铺设和水上铺设, 其中高程+3.0 m以下的采用铺排船施工, +3.0 m以上的根据施工前测量放样的标志, 利用人工进行铺设;在砂被袋两边边缘及中间适当部位用小砂袋临时压实固定, 防止被水冲走翻卷。

3) 铺设施工。

(1) 铺设施工工艺流程。

高潮位、水深较深时, 采用铺排船铺设施工, 即以铺排船作为施工平台, 在铺排船上吸砂、充袋、铺设。

铺排船施工工艺流程图 (见图3) 。

(2) 施工方法。

水上铺设的主要设备是铺排船、泥浆泵和柴油机组, 铺排船由1 0 0 t甲板驳改装, 在一侧安装铺设架及配套装置, 用于已填好砂袋铺排。

各主要工序的操作要点如下。

a根据实测地形, 计算和核对铺设断面及各断面方量。

b设置铺设定位边标, 制定各层砂袋铺设时砂袋的宽度及长度。模袋外侧端部要求按2∶3进行放坡, 每层模袋厚度约0.5m, 从而计算出每层模袋的长度, 详见表1。

实际操作过程中, 模袋厚度可能存在偏差, 在堆完一层模袋后, 用测深水砣测出已堆模袋层顶标高, 重新计算下一层模袋长度, 严格控制模袋边缘按2∶3放坡。

c铺排船定位:根据标杆进行粗定位, 调整铺排船使其平行于围堰轴线;当铺排船靠近标杆后, 在袋体滑落铺设架口处立一标杆, 由岸上的两台经纬仪观察定位铺排船, 通过调整铺排船位置使模袋的落水点落在预定范围内。

d送砂方式:采用泥驳运输砂料就位, 作为泥浆泵灌砂取砂点。

e砂袋充灌:启动泥浆泵, 将输砂管直接插入甲板上的编织袋充灌, 使砂浆浓度控制在15%～20%左右, 充满度控制在80%左右, 滤水并扎紧袖口。

f模袋铺设:铺排船经测量仪器精确定位后, 人工掀动铺设架, 倾斜铺设架完成砂袋慢慢滑入水中。模袋端部抵达围堰基底后, 潜水员下水在模袋端部立一标杆 (标杆长度满足露出水面) , 保持立杆垂直, 通过岸上经纬仪观察标杆判断模袋是否准确落在设计位置, 否则铺排船重新调整模袋位置, 直到模袋端部着落点落在设计位置。

(3) 人工铺袋充灌。

当低潮位或围堰施工到一定高程 (0.0m～1.0 m) 水深较浅的位置, 围堰水深能够满足下水要求时, 即采用浮具装载柴油机组及泥浆泵, 人工穿救生衣下水, 将输砂管直接插入铺设好的砂袋直接充灌铺袋充灌。

按设计文件提供的平面、断面的数据, 对堤轴线、轴线折点及坡脚边线等进行精确放样, 并打桩作施工控制的标记。

4) 泵船输砂灌袋。

先进行第一层土工织物充砂袋施工, 在有一定施工长度后, 作业面扩大, 然后对第二层的充砂袋进行施工。

每只充砂袋的长度在25～30m之间, 宽度根据施工要求进行设置;充填口布置在袋体表面, 充填口数量按20 m2左右布置1个。充填工序按照充填、逬浆、二次充填、袋内砂体厚度满足设计要求的次序进行, 袋体充填饱满度控制在85%, 充填厚度控制在0.5m～0.7m, 保证充砂平整、填实, 逐层加高;袋体按垂直于围堤轴线分层铺设, 堆叠整齐, 上下袋体错缝铺设, 同层袋相互挤压。

充填砂袋在制作、运输、堆放、铺设充填等过程中注意保护, 不得出现袋体损伤, 和老化现象;沿围堤轴线方向缝接方式采用包封法。利用3 5支三股锦纶线缝制, 缝制后强度不低于原织物强度的9 0%。袋体充填后做好覆盖保护, 防止被施工船舶、机械等对袋体的破坏。袋体逐层加高, 两层袋体充填时间间隔为大于2 4小时。

1.1.5回填砂

围堰回填砂采用1000～2000m3皮带运砂船赶高潮进行直接抛填, 抛填高度根据外围模袋砂围堰高度而定, 不得高于模袋砂围堰铺设高度。

堆完模袋底层后, 砂船在围堰内抛填砂, 设9个点, 按数字编号顺序进行抛填, 先中间后外侧。在进行抛填时, 要求每个点的抛填高度低于模袋顶部约2 0 c m;测深水砣测出抛填点符合抛填要求后, 移船至下一抛填点进行抛填。第一层回填砂抛填完毕后接着进行第二层模袋堆放, 第二层模袋堆放完毕再进行抛填砂施工, 如此反复进行模袋堆放-抛填砂施工, 直到最后一层抛填砂填至标高-7.8 m。

2 施工质量控制措施

(1) 平均处于低水位以下的充填袋铺设质量需进行潜摸检验。检验项目:平面位置, 通封宽度, 厚度;检验频次:接缝数的10%。质量要求:平面位置误差±0.5米;砂被允许厚度范围:0.5～0.7米;相邻砂被体之间绝对不允许出现不接触现象。

(2) 充填袋采用水力充填法施工, 袋内充填中粗砂, 要求Φ不小于3 0°, 含泥量小于5%, 其粒径小于0.005mm的粘粒含量小于10%。

(3) 袋装砂棱体应分层充填, 每层 (充填) 厚度应控制在0.5～0.7米之间。袋体应堆叠整齐, 上下层交叉排列, 纵向错缝不小于3米, 袋体之间应紧靠、挤密、均匀, 不得留有通缝、通孔。

(4) 袋装砂棱体的充填袋在围堤横断面方向须整块制作, 顶层袋充填后应尽量平整 (≤±10厘米) ;在纵向上袋体宽度以利于制作和施工方便为宜, 但不应小于1 6米。实际施工时每只充砂袋的长度控制在2 5～3 0 m之间, 宽度根据施工要求进行设置;充填口布置在袋体表面, 充填口数量按2 0 m 2左右布置1个。充填工序按照充填、逬浆、二次充填、袋内砂体厚度满足设计要求的次序进行, 袋体充填饱满度控制在8 5%, 充填厚度控制在0.5～0.7 m, 保证充砂平整、填实, 逐层加高;袋体按垂直于围堤轴线分层铺设, 堆叠整齐, 上下袋体错缝铺设, 同层袋相互挤压, 不得留有通缝、通孔。

(5) 袋体逐层加高, 不可在局部堤段一次性加高两层或两层以上。下层充填袋在固结度达到7 0%后才可以进行上一层充填袋的施工, 两层袋体的充填时间间隔应2 4小时。特殊情况下, 必须经由监理、设计同意方可施工。

(6) 清除土工织物袋铺设区域表面可能有损袋体的凸凹物及杂物;织物袋在铺设过程中若出现袋体损伤, 及时修复, 拼接方式采用包缝法, 并且缝接宽度不应小于2米。袋体充填后外露部分做好覆盖保护, 在平均水位以上袋装砂棱体完成后防止在阳光直射下暴露超过1 5天, 同时应避免人为和施工机械的破坏。

(7) 充填砂袋构筑进行的同时, 应及时进行外侧反滤层的施工。对于外棱体相邻袋体的外坡边缘封隙处利用小袋装砂进行人工修坡垫平, 防止留有空隙袋体边沿受力而导致袋体损坏。迎浪面注意被海浪淘刷, 出现空隙及时跟踪填补, 调整外侧坡轮廓线水平为止, 形成符合设计的坡面。

(8) 充填后的袋子边线与设计边线的水平误差不大于±1 0 c m, 且相邻拼接缝的间距应大于1 0 m;高程不低于设计标高, 实际断面与设计断面的面积差不得为负值。

摘要：本文作者结合广州市洲头咀隧道工程实例, 就临时围堰施工方法及施工工艺和施工质量控制措施进行了详细的阐述。

关键词：隧道工程,围堰施工,施工工艺